鉛粉比重、酸化度對電池特性的影響? W/V=D 水 Pb PbO 大 密度(比重) 粒徑大 (-)1.5 (+)0.9 4.34.5 11.34 SKB檢驗鉛粉粒徑 陽鉛粉粒徑1m 陰鉛粉粒徑10m 酸化度=金屬鉛含量分子图 鉛粉比重及酸化度特性 u鉛粉機型式分為兩種：球磨式及巴頓式 現在製造部所使用的鉛粉機是哪一種型式的？球磨式 球磨式球磨式靠鉛塊在滾桶裡面滾的時候互相碰撞,然後產生高溫並 在表面做氧化的動作,氧化後因碰撞而掉落下來,再經過推粉的動作 把我們想要的比重的鉛粉推出來,經過濾袋後即是我們要的. 巴頓式用熔融的鉛水往下滴,下方會有葉片,類似電風扇的葉片, 滴落在葉片上會整個散開,所以型式會不太一樣. Pb PbO 鉛粉的結構图 一個鉛粉裡面會有一個合金，這是金屬鉛，外面會有 氧化鉛，所以鉛粉在做的酸化度，其實是在做PbO所 佔的比例是多少。大慨牽涉到鉛粉是長這個樣子，不 過它有粒子大小跟中間這個含鉛量的差異，並不是有 一個絕對的單位，其實它是一個分佈，金屬鉛的含量 也是一個分佈，當然如果在生產的時候長來的鉛粉很 小顆，可能就有機會裡面是沒有金屬鉛的，因為它完 全氧化，所以並不是所有鉛粉粒子都會含有金屬鉛的 存在。 比重的量測方法，使用比重杯加滿鉛粉，震動比重杯讓鉛粉填滿整個比重杯。以一個杯子為例，將水倒入杯 中，任何有空間的部份都會被水填滿，那這杯水的密度算法為W/V，這才是密度真正的算法，但是鉛粉不是這樣 ，我們已知鉛粉會有大小不一、形狀不一的分佈，所以它堆疊在一個盒子裡面就像在堆雞蛋一樣，它堆疊起來 裡面會有很多的空隙，所以在做鉛粉比重時敲打的力量會影響鉛粉的比重，所以其實我們量鉛粉的見掛比重其 實是在量它粒子的大小，它是一個替代的指標，照理說鉛粉機做出來的鉛粉應該去做粒徑分析，多大的粒子佔 多少比例，所做出來的分析其實是一個分佈圖，可看出平均粒徑在哪邊，送SKB做的便是粒徑分析，我們的陽 鉛粉平均粒徑1m，陰鉛粉粒徑10m左右，大小均一，如果單純本身以堆疊來講的話，在同樣的空間裡面，如 果粒子很大顆，那旁邊空隙就會很多，但如果鉛粉很細的時候、很小的時候，就可以堆的很密，剩餘的空間就 會很少，所以理論上比重的大小跟粒子的大小應該要有相關性，本來應該是粒徑愈大，排出來的空氣愈多，所 以其實密度應該會愈小，但是實際上我們的鉛粉並不是這個樣子。像以前的陽極見掛比重大慨在1.00.9，但是 實際上它的粒子是比較小的，照理論來講，粒子小所排列出來的見掛比重應該比較低，但是實際上卻不是這樣 ，見掛比重較高，但原因其實不是在這裡，原因其實是出在這裡。按照一個空間裡面去做不同大小粒子去排列 的原理來講，應該是粒徑大的情況下，所排列出來的空間裡面的比重就比較低的，但實際上我們的鉛粉卻不是 這樣子，我們的鉛粉是長這個樣子，陰的是1.5的鉛粉，陽的是0.9的鉛粉，它跟粒子排列的原理是不相同的，原 因是PbO的密度差不多在4.34.5左右，但是鉛的密度在11.3，它的密度很高，所以說我們做出來大的粒子裡面 含有比較大的金屬鉛，所以它的平均比重會比較重。所以粒徑大的時候，做出來的比重會變高，其實是它裡面 的鉛含量比較多元，PbO比較少的原因，所以會感覺跟那個原理不相符合，如果說今天量的東西不管大粒子或 小粒子它裡面都是PbO的時候、它的密度都是4.3的時候，那應該要符合這條黑色的線。如果說是我們本身的鉛 粉來講，它會有這個關係，就是金屬鉛，大粒子內的金屬鉛比較多，所以量測起來的見掛比重反而比較高。所 以說我們的比重不只是在量測它的排列方式而已，還有在量鉛粉的溫度及密度，所以沒辦法按照學理來講說它 是粒子愈大溫度愈低的概念。但是它還是會有個相關，因為平均密度來講的話，粒徑愈大金屬鉛含量愈大，平 均密度就愈高，所以這還是有個相關性的。所以比重我們在量的東西其實不只量到粒子大小的排列而已，還有 量到裡面金屬鉛的含量。 為什麼要去控制粒子的大小呢？粒子愈小表面積愈大，粒子愈大表面積愈小，那就 會影響到高率的情形，高率放電當然是活化物質的表面積愈大愈好，要讓它大的話盡 量就是活化物質本身要小顆，活化物質小顆的話外面的表面有很多地方可以反應，但 是如果活化物質大顆的話，外面反應完了，但是裡面都還反應不到，這個都是用不到 的地方，所以說粒子的大小會影響表面積的多寡，就會影響到高率性能，所以以往我 們的配方裡面陽鉛膏就是用0.9的鉛粉（粉碎鉛粉），陰鉛膏裡面用粗鉛粉，這個是理 論是這個樣子。後來為什麼會把陽鉛粉取消掉，其實是因為，在我們現在所使用的放 電率，我們的電池一般客戶只會用到6C，6C大慨是己經23分鐘，那已經是非常非常 高了，在這樣子的利用率之下，其實表面積的大小還影響不到，但是以前為什麼SKB 來的配方會要我們用陽鉛粉呢？因為他們的技術性也是從汽車轉過來的，那汽車的陽 的就是要用粉碎鉛粉，因為它要25C以上的放電，所以說在他們那個產業來講是有差 的，他們就用這樣的方式延用到VRLA電池，後來研發做實驗的時候發現，其實是沒 差的，所以就把陽鉛粉取消掉。但是理論上會有這樣的觀念。 小的粒子排列起來以後，它之間的連結點很小，比如說一顆一顆活化物質如 果說是這麼大的時候有一個連結，它的斷面積採這麼大一個，但是如果說鉛 粉是比較小，連結的斷面積就這麼大，實際上電池在放電的時候，這些表面 都會被放到，這個連結的地方也會被放到，被放到的時候我們叫做品質，放 電的時候這個粒子就會慢慢消耗，所以粒子會消耗到斷掉，這樣兩個就會分 開了，兩顆分開後就互相不導電了也就沒有用了，所以這個的大小連結會影 響到它的循環壽命，所以這個粒子的大小會影響活化物質連結的程度，就會 影響到循環的壽命，但是這個連結其實不是只受到粒子大小的影響而已，還 有跟P數及水份有關，P數就是指鉛膏的17P、10P，那個就代表它的P數， 17P就是指這個鉛膏裡面有17%的硫酸鉛，P數愈高連結的地方也就愈小，活 化物質也會愈小，水份愈高的時候，一樣連結的地方會愈窄，所以水份比較 高的活化物質，它的循環壽命會較差。所以說如果要做一顆EV的電池的話， 會用1.5的鉛粉，所以10P的鉛粉是用1.4的，應該就是這個原因。那如果依實 驗室實測的來講，用陽的鉛粉去做電池的循環數是300個循環左右，但是如 果是用陰鉛粉去做陽鉛膏的時候，它跑到800個循環都還可以撐的住，所以 那個差異其實還滿大的。 會影響比重的還有金屬鉛的含量，金屬鉛在這個核裡面，它在不同階段其實 比例都不相同，比如像1.4的鉛粉，做出來的酸化度要在75%，表示裡面還 有25%的鉛，那個鉛粉，練合完以後其實就會往下降到15%左右，經過熟成 以後又會往下降，降到34%左右，金屬鉛會陸陸續續氧化，氧化以後會產 生PbO，如果在熟成的過程裡面，彼此互相連接的粒子金屬鉛氧化以後，可 以讓不同粒子之間再加強連結，所以說金屬鉛會再重整到活化物質的連結， 所以會影響到循環的性質，萬一說今天本來做10P的鉛膏是要加1.4的鉛粉， 但是卻用了0.9的鉛粉去做，這個連結太少的時候，在極板的循環性質上就 表現不出來，所以在10P的配方有特別去規定，它只能用1.4的，它並不是一 個範圍，因為我們的陰鉛粉其實有一個範圍1.21.4，但是針法10P我們有一 個規定，就是不希望它去用到粒子太小的，因為會影響到循環的壽命。所以 基本上，比重其實是代表粒子的大小跟酸化度有關，但是大部份還是把它當 做是粒子大小的指標，它就會影響高率性能跟循環壽命。這是對電池的活化 物質來講。 金屬鉛的含量愈高就會影響到活化物質愈大？ 金屬鉛含量比較高的話，它在活化物質連結的時候，它連結的點會比較多，因為它在 熟成的時候它會氧化掉，那如果有相鄰的兩顆來講的話，它氧化的時候，這兩顆就會 連結在一起，因為其實金屬鉛並不是一定完全被包在裡面，真正的鉛粉並不一定會被 完全包在裡面，（如果是這樣的話，金屬鉛的含量也是影響活化物質最重要的因素） ，但是它沒有辦法自己去主動，因為我們先決定了我們要什麼樣子的主動，要什麼樣 子的粒子大小，這個粒子大裡面才有機會有金屬鉛，如果粒子小那就沒有金屬鉛，所 以其實我們是以想要長出什麼樣大小的粒子，在這個粒子的結構底下做出來的比重是 多少、它的金屬鉛是多少，這是被帶出來的品質要求，出發點還是在於所需要的粒徑 的大小，（照這樣子看來，以前講的粒子，大慨在0.31.0中間，相對它的活化物質的 連結性就比較高），所以陽板的比較高，較不易變硬，但10P的極板就會比較硬。鉛 粉的關鍵點在於粒子大小跟金屬鉛的含量，接下來這個酸化度是為了要去量它金屬鉛 的含量，剛剛有講到，粒子大小是我們真正想要的，在那種情況下所產生出來的金屬 鉛含量是多少，變成我們想要去掌控的指標，所以我們去做酸化度。以前針對酸化度 這個地方有一個說法，不是很理解到底是什麼樣的原因。以前製造部都有在說酸化度 如果不夠會怎樣，那如果太高又會怎樣，酸化度太低，鉛膏不會QQ的。其實酸化度 在最終的成品的性質那邊其實是濃度是這麼高，但是對於作業性會有差是在於連結問 題。 練合的時候，剛剛有提到鉛會氧化，會持續作連結，如果這鉛太過大就表示表面PbO 太暴了，那在練合的時候它的反應是這樣子PbO+H2SO4以後，就會先生成 PbSO4+H2O，水會跑出來，但是會長出硫酸鉛，這個硫酸鉛會再跟剩下的氧化鉛再 繼續化合一次變成3PbO配上一個PbSO4這就是3BS，所以透過這個程序它會陸陸續 續粘緊會去結合，如果說比重太高或酸化度太低表示這個金屬鉛含量比較多。金屬鉛 含量比較多的時候，在電荷本身金屬鉛沒辦法很快轉成PbO，因為金屬鉛的氧化是屬 於比較慢的動作，所以通常變化率會比較大應該要在比較高的溫度下，所以應在熟成 時比較會熟，那在和鉛的時候那些鉛膏，我們長出來想要那些鉛膏的連結會變的比較 不夠，變成金屬鉛其實是不連結的，一定要讓它氧化成PbO以後它才會繼續連結。如 果酸化度太低會一顆顆的，其實應該就是這個問題，另外就是做出來的鉛粉是比較大 的，如果說比較大的沒有小顆的卡在中間做互相連結的話，其實它的連結點就會比較 少，這樣起來就會覺得都沒有粘在一起的感覺，其實這個酸化度，如果單純只講酸化 度對後面其實並沒有太大的影響，如果能經過熟成（化成）把這個金屬鉛都轉化掉， 其實沒什麼影響，但是酸化度其實是代表這個金屬鉛含量的特性，這個金屬鉛含量跟 粒子大小其實都影響到比重，所以其實比重跟酸化度應該是要相關的。如果比重愈高 ，酸化度就愈低。它之間的關係是這樣。 金屬鉛的含量愈高就會影響到活化物質就愈大？ 如果說金屬鉛在練合的時候，它還是會釋放金屬鉛 會，但是會很慢。因為鉛本身是一個非常好的抗蝕性的東西 ，鉛遇到硫酸的時候，它表面就會產生硫酸鉛，硫酸鉛就會 保護裡面的鉛不再受到硫酸的攻擊，所以一碰到硫酸就會被 保護住，它必須要透過溫度跟氧氣的擴散，才有辦法再進行 。所以其實這是一個大概的數字，但是如果按照以前SKB給 我們的他們的經驗來講，其實這個大概還是在20%，以前去 CBM調查跟在我們這邊調查大概是在17%左右，15%對陰的 來講其實都已經偏比較低了。 所以鉛粉對我們來講會有影響最主要還是在高率性能、循 環壽命跟鉛膏練合以後這幾個部份。 庫存靜置會有兩種理由，第一個是酸化度的變化，酸化度會往上升， 酸化度往上升的時候，實際上練合下去的發熱量應該不相同，所以說 水份會跑掉，應該是跟在練鉛粉的發熱量不相同，溫度不相同，所以 它的排斥量就不相同，所以如果用酸化度較高的鉛粉去練合就必須要 減水，（容量的標準靜置時間比較長可不可以）酸化度有重新量測嗎 ？（鉛粉在練合之前沒有再量測）這樣子就沒辦法判斷。第二個是會 有碳酸鉛產生，碳酸鉛產生的時候它跟硫酸是不會反應的，因為空氣 中會有二氧化碳，它會跟鉛粉發生反應產生碳酸鉛，它跟硫酸不會反 應，所以它會永遠都留著，我是覺得製造部所發生的這個問題不應該 是碳酸鉛量過多的問題，當然它的量很多